(57)【要約】  本発明は、燃焼ガス（Ｇ）が燃焼空気（Ｌ）と共に燃焼されるガスエンジンまたはデュアルフューエルエンジン用のガス供給方法であって、ガスエンジンまたはデュアルフューエルエンジンの上流側に、燃焼ガス（Ｇ）を燃焼空気（Ｌ）中に供給するためのガス弁（１）が配置されている、ガス供給方法において、前記燃焼ガス（Ｇ）は、ガスエンジンまたはデュアルフューエルエンジンの運転状態に依存せずに、未調整で前記ガス弁（１）に供給される、ガス供給方法に関する。さらに本発明は、燃焼ガス（Ｇ）が燃焼空気（Ｌ）と共に燃焼されるガスエンジンまたはデュアルフューエルエンジン用のガス供給装置であって、加圧式のガス源と、ガスエンジンまたはデュアルフューエルエンジンに通じるガス供給部（１０）とを備えており、ガスエンジンまたはデュアルフューエルエンジンの上流側で、前記ガス供給部（１０）内に、前記燃焼ガス（Ｇ）を前記燃焼空気（Ｌ）中に供給するためのガス弁（１）が配置されている、ガス供給装置において、前記ガス弁（１）の上流側に、ガスエンジンまたはデュアルフューエルエンジンの運転状態に応じたガス圧力の調整手段が設けられていないことを特徴とする、ガス供給装置に関する。
2019527795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼ガス（Ｇ）が燃焼空気（Ｌ）と共に燃焼されるガスエンジンまたはデュアルフューエルエンジン用のガス供給方法であって、ガスエンジンまたはデュアルフューエルエンジンの上流側に、燃焼ガス（Ｇ）を燃焼空気（Ｌ）中に供給するためのガス弁（１）が配置されている、ガス供給方法において、
前記燃焼ガス（Ｇ）は、ガスエンジンまたはデュアルフューエルエンジンの運転状態に依存せずに、未調整で前記ガス弁（１）に供給される、ガス供給方法。
【請求項２】
前記ガス弁（１）に供給される前記燃焼ガス（Ｇ）の圧力が低下または制限される、請求項１記載の、ガス供給方法。
【請求項３】
ガスエンジンまたはデュアルフューエルエンジンの運転中に、前記ガス弁（１）の上流側と下流側の圧力ならびに供給される燃焼ガスの温度が測定され、エンジン動作点が検出され、これらに基づき前記ガス弁（１）の開放時間および／または開放される開口横断面積が制御される、請求項１または２記載の、ガス供給方法。
【請求項４】
事前に検出された前記ガス弁（１）の流量特性マップが記憶され、前記ガス弁（１）の開放時間および／または開放される開口横断面積は、実測定値、実エンジン動作点および前記流量特性マップに基づき制御される、請求項３記載の、ガス供給方法。
【請求項５】
前記ガス弁（１）は、放圧されるように運転される、請求項１、２、３または４記載の、ガス供給方法。
【請求項６】
燃焼ガス（Ｇ）が燃焼空気（Ｌ）と共に燃焼されるガスエンジンまたはデュアルフューエルエンジン用のガス供給装置であって、加圧式のガス源と、ガスエンジンまたはデュアルフューエルエンジンに通じるガス供給部（１０）とを備えており、ガスエンジンまたはデュアルフューエルエンジンの上流側で、前記ガス供給部（１０）内に、前記燃焼ガス（Ｇ）を前記燃焼空気（Ｌ）中に供給するためのガス弁（１）が配置されている、ガス供給装置において、
前記ガス弁（１）の上流側に、ガスエンジンまたはデュアルフューエルエンジンの運転状態に応じたガス圧力の調整手段が設けられていないことを特徴とする、ガス供給装置。
【請求項７】
前記ガス供給部（１０）内で、前記ガス弁（１）の上流側に、圧力制限器または圧力低下器が設けられている、請求項６記載のガス供給装置。
【請求項８】
前記ガス弁（１）は、該ガス弁（１）に生じる圧力差に依存せずに操作可能に形成されている、請求項６または７記載のガス供給装置。
【請求項９】
前記ガス弁（１）は、放圧型の弁として形成されている、請求項８記載のガス供給装置。
【請求項１０】
前記ガス弁（１）は、ディスク弁（１１）と対応ピストン（１２）とを有しており、該対応ピストン（１２）は、前記ディスク弁（１１）と概ね同じ有効横断面積を有している、請求項８記載のガス供給装置。
【請求項１１】
前記ディスク弁（１１）と前記対応ピストン（１２）とが１つの軸（１３）に着座しており、前記ガス弁（１）の前記ディスク弁（１１）と前記対応ピストン（１２）とは前記軸（１３）と共にケーシング（１４）内を案内されている、請求項９記載のガス供給装置。
【請求項１２】
前記ガス弁（１）は、ディスク弁（１１）と圧力ダイヤフラム（１５）とを有しており、該圧力ダイヤフラム（１５）は、前記ディスク弁（１１）と概ね同じ有効横断面積を有している、請求項９記載のガス供給装置。
【請求項１３】
前記ディスク弁（１１）と前記圧力ダイヤフラム（１５）とは１つの軸（１３）に着座しており、前記ディスク弁（１１）は前記軸（１３）と共にケーシング（１４）内を案内されており、前記圧力ダイヤフラム（１５）は前記ケーシング（１４）内で固定されている、請求項１２記載のガス供給装置。
【請求項１４】
前記ガス弁（１）に、補助弁アクチュエータ（２２）を備えた補助弁（２３）が設けられており、該補助弁（２３）は、基本位置では前記対応ピストン（１２）または前記圧力ダイヤフラム（１５）の片面に通じる流体接続部を形成し、かつ作動位置では吸込圧力（ｐ３）に対する接続部を生ぜしめる、請求項９から１３までのいずれか１項記載のガス供給装置。
【請求項１５】
前記軸（１３）に作用する、前記ガス弁（１）作動用のアクチュエータ（２）が設けられている、請求項１１または１３記載のガス供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼ガスが燃焼空気と共に燃焼されるガスエンジンまたはデュアルフューエルエンジン用のガス供給方法に関し、ガスエンジンまたはデュアルフューエルエンジンの上流側には、燃焼ガスを燃焼空気中に供給するためのガス弁が配置されている。さらに本発明は、燃焼ガスが燃焼空気と共に燃焼されるガスエンジンまたはデュアルフューエルエンジン用のガス供給装置であって、加圧式のガス源と、ガスエンジンまたはデュアルフューエルエンジンに通じるガス供給部とを備えており、ガスエンジンまたはデュアルフューエルエンジンの上流側で、ガス供給部内に、燃焼ガスを燃焼空気中に供給するためのガス弁が配置されている、ガス供給装置に関する。
【０００２】
ガスエンジンまたはデュアルフューエルエンジンは、各シリンダに対応配置された吸気弁および排気弁の他に、さらに補足的にガス弁を有しており、これにより、ガス導管を介して供給された燃焼ガスが、燃焼空気から遮断された状態に保たれる。このガス弁は、例えば吸入行程中は開かれ、次いで再び閉じられる。開放段階中に燃焼ガスは、ガス導管を介してガス弁を通って１つまたは複数の吸気弁の上流側の前室内へ流入し、そこで燃焼ガスと燃焼空気とから成る所望の混合物が形成され、次いで混合物は、吸気弁の開放中にシリンダの燃焼室内へ流入する。今日のガスエンジンおよびデュアルフューエルエンジンにおいて必要とされる前記ガス弁は、大抵アクチュエータを介して電気的に操作される。
【０００３】
さらに、周知のガスエンジンおよびデュアルフューエルエンジンには常に、ガス導管を介して供給された燃焼ガスのガス圧力を、ガスが供給されるべき内燃機関の供給管路内で調整する、いわゆるガス調整区間が設けられている。この場合、ガス調整区間は、供給された燃焼ガスの実ガス圧力を調整しようとするものであり、これにより、内燃機関側のガス弁を介した差圧が可能な限り一定に保たれるようになっており、市販の弁を、運転中に要求特性線に従って操作することができる、ということが保証されている。この場合、差圧を一定に保つためには、圧力調整区間に設けられた圧力調整器が、ガス圧力を、ガスエンジンもしくはデュアルフューエルエンジンの負荷状態および供給空気圧力に応じて連続的に適合させることが必要とされている。この場合、システムの慣性を最小にするためには、大抵は大体積のガス調整区間が内燃機関の可能な限り近くに配置されることが必要である。特に移動用途、例えば船舶駆動においては、ガス調整区間の位置決めが、船舶設計を大幅に制約することになる。さらに、内燃機関の製造者は、独自の製品ポートフォリオには存在しないことが多いガス調整区間を、内燃機関の制御装置に組み込むことを強要される。
【０００４】
放圧型の弁は、特に自動車用の空圧式のばね装置に関して、例えば独国特許発明第１０２００７０５０１５１号明細書、独国特許出願公開第３６４３３１８号明細書、国際公開第２００７１１８６７４号または欧州特許出願公開第２３８１１４６号明細書から公知である。ただし、自動車における空圧式のばね装置用のこのような弁に対する要求と、原動機用のガス弁に対する要求とを比較することはできない。自動車における空気ばね装置に使用するための放圧型の弁の特別な特徴は、簡単な構造ならびに高い圧力差（最大１０ｂａｒ）に抗して開く能力にある。このような弁は、原動機用のガス供給部には使用不可であり、とりわけ、例えばピストン機関において生じる極めて動的な運転方式（中速運転型のデュアルフューエルエンジンの場合は１分当たり約３７５回の切換動作）のために設計されたものではない。さらに、前記構成により、所要のガス量が供与された時間内に供給され得るかどうかは疑わしい。
【０００５】
エンジン技術では、例えばカム制御される、軸案内式の吸気弁としての放圧型の弁が、独国特許出願公開第１９７３５３１５号明細書から公知である。これにより、ディスク形吸気弁の閉鎖時に、原動機の作業室内の高いガス圧力から結果的に生じる、弁機構に対する荷重が減少されることが望ましい。この弁は機械的に制御されるので、滑動面が摩擦により摩耗する。つまりこの吸気弁により直接に、内燃機関の吸気通路から作業室内への燃料／ガス／空気混合物の吸気が制御される。しかしながらこの吸気弁は、供給空気系統に通じるガス供給部の遮断には適していない。なぜならば、開口横断面が極度に小さく、圧力差が支配している状態において燃焼ガスが十分な量で流れることはできないからである。
【０００６】
さらに独国特許出願公開第１０２００９００２８３６号明細書には、ガスエンジンまたは燃料電池駆動装置用の、例えば天然ガス、液化ガスまたは水素等のガス状の燃料を調量するための、圧力補償型のガス弁が記載されている。
【０００７】
米国特許第８２７２３９９号明細書に、燃料エンジンの吸気領域の直前の燃料供給弁として記載された類似の装置では、この弁は完全にまたは少なくとも部分的に放圧されている。
【０００８】
つまり、それでもなお、ガスエンジンまたはデュアルフューエルエンジン用には数十年来、燃焼ガス供給部内で、供給空気系統に通じるガス弁によるガス供給部の可能な限り直前に配置された、いわゆるガス圧力調整区間が設けられている。このようなガス圧力調整区間は、流入ガスの圧力調整の他に、例えばガスフィルタならびに緊急遮断手段等の、さらに別の安全機能を有していることが多い。船舶エンジン用の典型的なガス調整区間は、１〜３メートルの長さを有している。これに相応して、船体におけるこのような装置の適切な三次元構造は難しく、とりわけガス調整区間は通気されるハウジングを必要とする。
【０００９】
しかしながら、従来技術において必須であると見なされていたガス調整区間は、空間的な障害の他に、その位置決めにおいて制御技術的な障害をも有している。それというのも、燃焼室からの距離が増大するにつれて、システムの慣性も増大するからである。さらに、部分的にエンジン制御装置により制御せねばならない、多数の構成部材も問題である。これに相応して、従来技術において周知のガス圧力調整区間は比較的高価で保守整備に手間がかかると共に、ガスエンジンもしくはデュアルフューエルエンジンの信頼性も、ガス圧力調整区間に左右される。よって全体としては、ガス調整区間を介して調整された差圧を用いて行われるガス調量は不正確性をもたらしひいては内燃機関の最適な供給にはつながらない、ということが確認される。
【００１０】
したがって本発明の課題は、内燃機関のガス調量を簡単にしかつ改良することにある。
【００１１】
この課題は、請求項１記載のガスエンジンまたはデュアルフューエルエンジン用のガス供給方法により解決される。さらに前記課題は、請求項６記載のガスエンジンまたはデュアルフューエルエンジン用のガス供給装置により解決される。
【００１２】
燃焼ガスが、ガスエンジンまたはデュアルフューエルエンジンの運転状態に依存せずに、未調整でガス弁に供給されることにより、ガス供給部にガス調整区間が必要とされること無しに、ガスエンジンまたはデュアルフューエルエンジンの関連するシリンダに対して予め決められた質量の燃焼ガスが供給される。ガス調量は、ガスエンジンもしくはデュアルフューエルエンジンの吸気領域の直前に配置されたガス弁の正確な制御のみによって行われ、これにより慣性の影響が生じる恐れはなく、エンジンには常に、ちょうど正しいガス量が供給される。装置においてこのことは、ガス弁の上流側に、ガスエンジンまたはデュアルフューエルエンジンの運転状態に応じたガス圧力の調整手段が設けられていないことにより、達成される。
【００１３】
ガス弁に供給される燃焼ガスの圧力が低下または制限されると、ガス源からの極度に高い供給圧力は、一定の値にもしくはより低い値に線状に減少されることになる。このことは、ガス弁の運転を容易にし、これにより、ガス弁に異なるガス圧力差が生じても、ガス弁の迅速な開閉を可能にすることができる。
【００１４】
ガスエンジンまたはデュアルフューエルエンジンの運転中に、ガス弁の上流側と下流側の圧力ならびに供給される燃焼ガスの温度が測定され、エンジン動作点が検出され、これらに基づきガス弁の開放時間および／または開放される開口横断面積が制御されると、ガスエンジンまたはデュアルフューエルエンジンの関連するシリンダに、測定値およびエンジン動作点に基づき求められた質量の燃焼ガスが供給される。測定結果に基づき、制御装置は、ガス弁の開放時間および／または開放される開口横断面積を後調整することができ、これにより、供給される燃焼ガス質量を、より正確に維持することができる。
【００１５】
別の好適な構成では、事前に検出されたガス弁の流量特性マップが記憶され、ガス弁の開放時間および／または開放される開口横断面積が、実測定値、実エンジン動作点および流量特性マップに基づき制御される、ということが想定されている。この場合、弁の流量特性マップは、好適にはテストベンチを用いて事前に求められる。
【００１６】
ガス弁が放圧されるように運転されると、ガス弁に必要とされる作動力が低下され、このことは信頼性および調量精度を大幅に向上させることになる。
【００１７】
つまり、求めた流量特性マップを考慮して、実際に供給される燃焼ガスの質量を、測定された圧力と、測定された温度も考慮して、極めて正確に求めることができる。これにより有利には、ガスエンジンまたはデュアルフューエルエンジンの目下求められる出力に応じたガス圧力調整が、ガス弁の手前の上流側で実施されないにもかかわらず、従来技術に比べてより大幅に正確な、内燃機関に対するガス調量が達成されることになる。その時々に加えられる圧力とは無関係に予測可能な、迅速な切換行程をガス弁において達成するために、ガス弁は放圧されて運転される。
【００１８】
ガス供給部内で、ガス弁の上流側に圧力制限器または圧力低下器が設けられていると、ガス弁のガス供給側における過度に高いガス圧力が回避され得る。
【００１９】
好適には、ガス弁は、ガス弁に印加される圧力差に依存せずに操作可能であるように形成されている。
【００２０】
ガス弁が放圧型の弁として形成されていることにより、ガス弁は、ガス弁に残留している圧力差に依存せずに、実質的に常時一定の駆動力でもって操作され得る。この場合、「放圧型の弁」とは、切り換えられるべき弁の両面に加えられる圧力領域が、弁の軸に作用する力に対してほぼ相殺されるように、弁の各有効横断面（面積）が形成された、加圧面を備えた弁を意味する。この場合、「ほぼ」または「概ね」相殺されるとは、各有効横断面が最大で１０％、好適には５％未満の差異を有していることを意味し、これにより、非放圧型の弁に比べ、必要とされる作動力が少なくとも１／１０、より良好には１／２０だけ、またはそれどころか０に削減される。
【００２１】
つまり、従来、ガス圧力調整区間内で行われてきた、供給された燃焼ガスの、所要供給圧力に応じた圧力調整は不要である。従来は、ガス弁の後ろの下流側で圧力が測定され（供給圧力）、この測定された圧力とエンジン運転状態とに応じて、ガス圧力調整区間に設けられたガス調整器が相応に調整された。これにより、供給されるべき燃焼ガスと要求される供給圧力との間の極度に大きな差圧がガス弁に残留し、場合によりガス弁の開放がもはや不可能になること、または大幅に不正確なガス調量を招くことが防がれた。
【００２２】
この場合に考慮せねばならないのは、供給圧力は、ガスエンジンもしくはデュアルフューエルエンジンにおける負荷状態に応じて変化し、これにより一時的に激しい圧力変動ひいては圧力差の変化も生じる、という点である。ガス弁を放圧型の弁として形成することにより、供給されるべきガスｐ１と供給圧力ｐ２との間の圧力差は、実際にはもはや重要ではなくなる。それというのも、弁における放圧により、如何なる圧力差状態においてもほぼ同じ作動力でもって弁の開放が可能であるからである。
【００２３】
したがって特に、内部にガス弁が配置されたガス供給部と、少なくとも１つのシリンダとを備えた、ガスエンジンまたはデュアルフューエルエンジン用の放圧型の弁を使用すると、ガス弁の手前での、ガスエンジンまたはデュアルフューエルエンジンの目下要求される出力に応じたガス圧力調整を省くことが可能である。
【００２４】
ガス弁が、ディスク弁と対応ピストンとを有しており、対応ピストンは、ディスク弁と概ね同じ有効横断面積を有していることにより、放圧の構造は、相応して形成された対応ピストンにより簡単に達成される。この場合、「概ね」とは、対応ピストンの有効横断面積が、弁の有効横断面積と最大で１０％、好適には５％未満だけ相違していることを意味する。ディスク弁の他に、同心的な弁または基本的には複数の加圧面を備えた弁も考えられ、これらの態様は、ここで用いた用語「ディスク弁」にも含まれるものとする。
【００２５】
ディスク弁と対応ピストンとが１つの軸に着座しており、ガス弁のディスク弁と対応ピストンとは軸と共にケーシング内を案内されている場合、圧力相殺力は、軸を介してディスク弁から対応ピストンへもしくはその逆に直接に案内される。
【００２６】
対応ピストンを備えた構成に対して択一的に、ガス弁が、ディスク弁と圧力ダイヤフラムとを有しており、この場合、圧力ダイヤフラムは、ディスク弁と概ね同じ有効横断面積を有していることも、やはり可能である。圧力ダイヤフラムには、ディスク弁に対する圧力に相当する逆圧が加えられ、これにより放圧が保証されている。この場合も「概ね」とは、最大１０％、好適には５％未満の差異を意味する。
【００２７】
ディスク弁と圧力ダイヤフラムとが１つの軸に着座しており、ディスク弁は軸と共にケーシング内を案内され、圧力ダイヤフラムはケーシング内で固定されていることにより、前記逆圧は、圧力ダイヤフラムから軸を介してディスク弁に直接に案内される。
【００２８】
ガス弁に、補助弁アクチュエータを備えた補助弁が設けられており、補助弁は、基本位置では対応ピストンの片面に通じる流体接続部を形成し、かつ作動位置では吸込圧力に対する接続部を生ぜしめる場合、放圧型の弁は、補助弁アクチュエータと、補助弁アクチュエータに結合された、例えば弁ブロックの形態の補助弁とを介して、間接的に切り換えられる。この場合、補助弁はその基本位置において、内部にガスエンジンもしくはデュアルフューエルエンジン内へ吸い込むための、ガスと周辺空気とから成る燃焼空気が準備された混合室を、対応ピストンの外面に接続し、その結果、ガス弁の軸には極小さな作動力のみが、ガス弁の閉鎖位置に向かって作用するに過ぎない。補助弁アクチュエータを操作することで、補助弁は作動位置に変位させられ、その結果、弁ブロックを介して、対応ピストンの上側の空間と、吸込圧力、例えば周辺空気とが接続される。これによりガス弁は、放圧された弁の閉鎖位置に向かう軽い余剰力により規定された閉鎖位置から解放され、対応ピストンの外面における相応の反力が無くなるため、ガス弁は開く。
【００２９】
択一的な構成では、開閉用に、軸に作用するガス弁作動用のアクチュエータが設けられている。このアクチュエータは、例えば電動モータ式、電磁式、空圧式または液圧式の駆動装置であり、アクチュエータが制御されると、軸ひいてはガス弁をその閉鎖位置から開放位置へ変位させる。
【００３０】
閉鎖位置を休止位置として機械的に事前に調整するために、ガス弁には、閉鎖位置に向かって弁に予荷重を加えるばねが配置されている。この場合、ばねは圧縮ばね、引張ばねまたはねじりばねであってもよい。
【００３１】
以下に、本発明の様々な実施例を添付図面につき説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】ガス弁の通流特性を決めるテストベンチ構造を示す図である。
【図２】求められた通流特性マップを示す図である。
【図３】ガス弁の第１の実施例を示す概略側方断面図である。
【図４】ガス弁の第２の実施例を示す図である。
【図５】ガス弁の第３の実施例を示す図である。
【図６】ガス弁の第４の実施例を示す図である。
【図７】ガス弁の第５の実施例を示す図である。
【００３３】
図１には、使用されるガス弁１の通流特性を決めることのできるテストベンチが示されている。このテストベンチは所定の測定区間から成り、測定区間内に、ガス弁１がまず閉鎖状態で取り付けられ、次いでガス弁１に、規定された膨脹圧力および吸込圧力が供給される。この場合に注意すべきなのは、膨脹圧力と吸込圧力（つまり弁を介した圧力比）とは常に、実際のエンジン運転でも発生し得る値に相当する、という点である。この場合、供給空気圧力に相当する吸込圧力は通常、１ｂａｒａｂｓ〜６ｂａｒａｂｓの範囲内であるのに対し、膨脹圧力は、システム圧損失を除き、ガスタンクの（低下された）タンク圧力に相当する。一般に、タンク圧力は最大１０ｂａｒａｂｓであるが、タンク圧力は可変でもある。今、弁が開かれて、様々な圧力比、ガス温度および開放時間に関して、流量が測定技術的に決定される。弁の開放間隔の変化は重要であり、特に（例えば部分負荷運転において）開放時間が短いと、比較的長時間にわたり弁が開かれており、したがって通流条件も相応して長時間変化しないことを特徴とする長い開放時間に比べ、全通流時間における開放動作の部分が大幅に大きくなる。つまり、この（部分負荷）動作点における体積流量は極めて動的でありひいては弁特有のものでもあり、このことは計算を著しく困難にする。さらに、弁の構成形式や圧力比に応じて、最も狭小な横断面において、流れ媒体の局所的な音速ひいては弁の体積流量の限界値に到達することが、理論的には可能である。この現象は、特性マップの構成に影響を及ぼすことがある。
【００３４】
十分な数の抽出点を求めた後に、弁流量特性マップ（図２）を作成することができる。今や、弁を通過するガス体積は、機械の理論的に可能なあらゆる作業点における開放時間および圧力比に関連して既知である。燃焼ガスの温度および密度ならびに発熱量を考慮して、１燃焼サイクル当たりに供給されるエネルギ流もしくは供給されるエネルギ量を決めることができる。前記特性マップをエンジン制御装置に登録することにより、ディーゼルエンジンにおいても長い間使用されているような制御戦略が考えられる（注：この場合は供給されるエネルギ量が既知である。なぜならば、供給されるエネルギ量は、燃料の液状の集合状態に基づき、燃料体積に比例しているからである）。
【００３５】
本発明による方法は、本来の構成の圧力調整器を単純な減圧器により代替すること、もしくは本来の構成の圧力調整器のコンポーネントを完全に省くことを可能にする。調整の役割を省くことにより、もはや追加的なコンポーネントをエンジン制御装置に組み込む必要がなくなる。さらに、この場合にまだ残っているガス用取付け具をエンジンの直近に位置決めする必要もなくなる。
【００３６】
本発明による方法の実現において、流量特性マップは制御装置に登録され得るので、各噴射動作のためのガス質量ひいては供給されるエネルギ量を、極めて近似して、またはそれどころか（ガス組成ひいては発熱量が既知である場合には）正確に設定することができる。当該方法は、弁を通る体積流量が、弁を介した圧力差に関連して、あらゆる時点において既知である、ということを前提とする。温度測定および圧力測定により、ガスの密度を求めることができる。密度と体積流量との積はガス質量流量をもたらし、ガス質量流量に発熱量を掛けると、エンジンに供給されるエネルギ流が得られる。
【００３７】
図３に概略横断面図で示すガス弁１は、燃焼ガスＧ用のガス供給部１０と混合室１６とを有しており、混合室１６は、ガスエンジンまたはデュアルフューエルエンジン（詳しくは図示せず）のシリンダのすぐ上流側に設けられている。ガス供給部１０内には、ガス圧力ｐ１を有する燃焼ガスＧが滞留している。混合室１６内で支配的な供給圧力ｐ２は、その時々で目下要求されるガスエンジンまたはデュアルフューエルエンジンの動作点に左右される。混合室１６内には燃焼空気Ｌが存在しており、燃焼空気Ｌは、必要に応じてガス弁１を介して供給される燃焼ガスＧと共に、ガスエンジンまたはデュアルフューエルエンジンの運転時に、エンジン吸気弁（図示せず）を介してエンジンの燃焼室もしくはシリンダ内に吸い込まれる。
【００３８】
ガス弁１は、実質的に円筒形のケーシング１４を有しており、ケーシング１４内ではディスク弁１１がアクチュエータ２を介して円筒軸線上で摺動可能に、図３に示すように閉鎖位置から（図３では上方に向かって押しずらされて）開放位置へ変位され得るようになっている。この場合、ディスク弁１１は、円筒軸線上に位置する軸１３を介してアクチュエータ２に結合されている。さらに軸１３には対応ピストン１２が配置されており、対応ピストン１２もやはりシール式に、ケーシング１４内で支持されており、対応ピストン１２が閉鎖位置から開放位置へ摺動する際にはケーシング１４内でシールされて案内されるようになっている。ただしガス弁１のケーシング１４は、ディスク弁１１に上方から供給されるガス圧力ｐ１が、同様に対応ピストン１２の下面にも作用するように形成されている。図３に示す実施例では、対応ピストン１２はディスク弁１１よりも僅かに小型であるに過ぎないため、ガス弁１に対するガス圧力ｐ１に基づき作用する押圧力は、実質的には相殺される。ディスク弁１１もしくは対応ピストン１２の反対の側にも、やはり供給圧力ｐ２の押圧力が正反対の方向に加えられているので、この押圧力も実質的には相殺される。よって弁１は放圧された状態にある。
【００３９】
つまり、開放のためにアクチュエータ２は、図３の図平面において上方に向かって比較的小さな力を軸１３に生ぜしめるだけで、弁を開くことができるようになっている。ただし、ディスク弁１１に対して僅かに小型の対応ピストン１２に基づき、弁１を開く際には常に、閉鎖位置に向かう力を克服せねばならない。それというのも、ガス圧力ｐ１は常に、供給圧力ｐ２よりも大きいからである。この点において、放圧された弁１は、その閉鎖位置においてｐ１＞ｐ２に基づき、荷重を加えやすくなっている。
【００４０】
図４に示す第２の実施例では、同様に作用する構成部材には同一の符号を付してあり、ガス弁１もやはり対応ピストン１２を備えたディスク弁１１として、ケーシング１４内で案内されるように形成されている。この実施例でも確かに、やはりディスク弁１１の直径は対応ピストン１２よりも僅かに大きくなっているが、それでもこの弁１は、アクチュエータ２の他にばね２１を有しており、ばね２１は、軸１３に着座しておりかつ圧縮ばねとして、対応ピストン１２とディスク弁１１とを備えた軸１３に、図４の図平面において下方に向かって作用する力でもって予荷重を加えている。この構造により、ガス圧力ｐ１と空気供給圧力ｐ２とがほぼ同じ場合でも、ガス弁１はその閉鎖位置に留まり続ける、ということが保証される。アクチュエータ２により弁が操作されると、ディスク弁１１と対応ピストン１２とに作用する押圧力（ほぼ相殺された放圧）と、ばね２１の力とに抗して軸１３が持ち上がることにより、アクチュエータ２はガス弁１の開放を生ぜしめる。
【００４１】
図５には、ガス弁１を備えた本発明の第３の実施例が示されており、ガス弁１は、両側においてガス弁１のケーシング１４を貫通している軸１３を有している。この場合、ケーシング１４の両側において、外部に突出した軸１３の両端部に、それぞれアクチュエータ２，２’が設けられており、これらのアクチュエータ２，２’は共に、軸１３を閉鎖位置から開放位置に切り換え、かつ再び逆に切り換えることができる。その他の点では、このガス弁１にもやはり、図３および図４に示した実施例１および２の場合と同様に、ディスク弁１１と対応ピストン１２とが装備されている。
【００４２】
図６に示す、ガスエンジンまたはデュアルフューエルエンジンにおけるガス弁１の第４の実施例では、ガス弁１のケーシング１４内に圧力ダイヤフラム１５が配置されており、この圧力ダイヤフラム１５はディスク弁１１に対向して位置しており、圧力ダイヤフラム１５の外側の円形の縁部がケーシング１４に固定されているのに対して、圧力ダイヤフラム１５の中心部は軸１３に結合されている。よって、ｐ１＞ｐ２に基づき、ｐ１とｐ２との間に相応の圧力差が生じると、一方では図４の図平面において上方から下方に向かってディスク弁１１に力が作用すると共に、圧力ダイヤフラム１５を介して下方から上方に向かっても力が作用し、これらの力同士は面積の一致に基づき、まさに相殺し合う。これに相応して、圧力ダイヤフラム１５もしくはディスク弁１１の反対の側にも、供給圧力ｐ２が互いに対向して作用する方向で作用し、やはり相殺される。これにより放圧状態になった弁１では、アクチュエータ２を介して比較的小さな作動力でもって、開放位置もしくは閉鎖位置を生ぜしめることができる。閉鎖位置の方向での予荷重を達成するためにはさらに、圧縮ばね２１がケーシングと圧力ダイヤフラム１５との間で軸１３に配置されている。つまり全体としては、軸１３とディスク弁１１とを介して弁座１７に作用する力が、実質的に圧縮ばね２１により生ぜしめられるようになっている。これに相応して、アクチュエータ２の作動力が、圧縮ばね２１の反力と互いに合わせられてもよい。
【００４３】
図７に示す、ガスエンジンまたはデュアルフューエルエンジンにおけるガス弁１の第５の実施例では、ガス弁１のケーシング１４内で、やはりディスク弁１１と対応ピストン１２とが共通の軸１３に配置されており、軸１３は、圧力ｐ１下にある燃焼ガスＧと、それよりも低い圧力ｐ２下にある燃焼空気Ｌとの間の弁１に放圧をもたらす。ただし第１、第２および第３の実施例とは異なり、このガス弁１の軸１３は、アクチュエータにより直接には操作されない。むしろ第５の実施例では、補助弁２３を操作する補助アクチュエータ２２が設けられている。補助弁２３は、図７に示すようにその基本位置において、燃焼空気Ｌを内蔵する混合室１６と、対応ピストン１２の上面とを流体接続しひいてはガス弁１における放圧を可能にする、弁ブロック２４を有している。ディスク弁の、対応ピストンに比べて僅かに大きな面積に基づき、ガス弁１は小さな力でもって、その閉鎖位置の弁座に着座する。
【００４４】
補助アクチュエータ２２が制御されかつ補助弁２３がその弁ブロック２４でもって（図７の図平面において）右側に向かって押しずらされると、対応ピストン１２の上側の空間は、吸込圧力ｐ３、例えば周辺圧力に対して新たに生ぜしめられた流体接続を介して放圧される。つまり、ガス弁１における放圧はほぼ省かれて、ガス弁１が閉鎖位置から開くようになっている。
【００４５】
今、補助弁２３が補助アクチュエータ２２を介して再びその基本位置へ変位させられると、対応ピストン１２の上面にもやはり、目下混合室１６内に作用している圧力（ｐ２）が形成され、ディスク弁１１の、対応ピストン１２に比べてやや大きな有効面積に基づき、弁１は再び閉じる。場合によりガス弁１の閉鎖は、圧縮ばね、引張ばねまたはねじりばねを介して、閉鎖位置の方向において支援され得る（図７には明示せず）。
【００４６】
５つ全ての実施例において、図面の上流側のガス供給部１０内にガス調整区間は一切設けられていない。燃焼ガスＧのガス圧力ｐ１は、ガス弁１の有効な放圧に基づき、常時変化する供給圧力ｐ２に適合される必要はない。この点において、従来実施されたような、ガスエンジンもしくはデュアルフューエルエンジンに供給するためのガス圧力の調整は、特に放圧型のガス弁１を用いた場合には不要である。ガス供給部１０内には当然、ガスフィルタおよび場合により安全遮断手段が設けられてもよい。この点では‐所要の安全規定および処理しようとするガスの質に応じて‐確かにガスの前処理手段や、可能な安全遮断手段が設けられていてもよいが、ただしガスエンジンもしくはデュアルフューエルエンジン内において支配的な供給圧力および運転状態に応じたガス圧力の調整は、不要である。このことは、ガスエンジンもしくはデュアルフューエルエンジンの運転を大幅に簡単にし、保守整備の手間を低減すると共に、ガス運転中のガスエンジンもしくはデュアルフューエルエンジンの信頼性を改善することになるので、例えば船舶駆動において安全上の理由から場合により設けられる前記冗長手段は、もはや必要とされずに済む。
【符号の説明】
【００４７】
１  ガス弁、放圧型の弁
１０  ガス供給部
１１  ディスク弁
１２  対応ピストン
１３  軸
１４  ケーシング
１５  圧力ダイヤフラム
１６  混合室
１７  弁座
２，２’  アクチュエータ
２１  ばね
２２  補助アクチュエータ
２３  補助弁
２４  弁ブロック
Ｇ  燃焼ガス
Ｌ  燃焼空気
ｐ１  ガス圧力
ｐ２  空気供給圧力
ｐ３  吸込圧力、周辺圧力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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